蓝藻对重金属的吸附作用研究金螳螂建筑与城市环境学院 08级园艺(城市园艺)朱怡航 0841405023在现代工业发展的同时，人类向环境排放的含重金属的废水也日益增多，这既污染了土壤与水体环境，也威胁到人类自身的健康。
在众多的重金属废水处理方法中,生物吸附是最有效并且最有前途的方法之一。
与传统的物理、化学方法如沉淀法、螯合树脂法、高分子捕集剂法、天然沸石吸附法、膜技术、活性炭吸附工艺、离子交换法等[1,2]相比，生物吸附更适合处理高、低浓度金属离子的水体;不产生二次污染；具有更好的选择性;并且原料廉价易得，分布广，易收集。
用于生物吸附的原料主要有细菌、真菌、藻类及其代谢产物以及多种有机物如淀粉、纤维素、壳聚糖等。
生物吸附剂的来源是影响其制造成本的最重要的因素[3]。
许多藻类具有富集重金属的能力，其吸附性能往往比其他生物高。
蓝藻在世界上分布极为广泛,在淡水、海洋和陆地上都能找到蓝藻的踪迹，许多种类还能生长在极端环境下，具有很强的抗逆性。
蓝藻丰富的生理生化特性及强大的抗逆性决定了其吸附特性有别于其他藻类，因此，蓝藻在对重金属的吸附研究中具有不可替代的地位。
蓝藻对重金属的吸附原理一般认为，蓝藻对重金属的吸附与细胞壁的性质以及吸附效率很大程度上相关，这是由于蓝藻细胞壁带有负电荷，具有许多官能团如羟基、羧基、酰胺基等供金属离子结合，并且具有较大表面积。
一些没有细胞壁的藻类对重金属吸附作用弱小也证明了这一点。
蓝藻细胞通过电信号对重金属离子做出响应，其响应灵敏度随离子重金属种类而异[4]，若能建立藻细胞对常见重金属的响应模式和数据库，则可有效预警早期水污染和预防突发性水污染事故。
蓝藻细胞壁的成分与细菌相似，主要是两种肽聚糖：N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸。
李建宏等研究了极大螺旋藻( Spirulina maxima) 对金属离子的吸附作用，表明主要是细胞壁多糖在起作用[5]。
蓝藻还能通过液泡化吸附重金属，并抵御重金属的毒害。
有报道指出，衰老的蓝藻细胞形成液泡，并认为，形成液泡是一个细胞濒临死亡的标志[6]。
但李志勇的研究认为死的藻细胞比活的藻细胞具有更强的吸附能力[7]。
死细胞多破碎，使内部官能团暴露而结合金属离子，细胞膜失去选择性使金属离子更易通过。
赵玲等对海洋原甲藻的研究也证实了这一点，同时也证明了藻细胞对金属离子的吸附，主要是多糖的吸附作用，多糖与金属离子的结合主要是通过多糖的-OH和-CONH2，与金属离子进行络合作用[8]。
蓝藻对重金属的吸附性能目前用于重金属生物吸附研究的蓝藻主要有螺旋藻(Spirulina)、鱼腥藻(Anabaena)、微囊藻(Microcystis)、念珠藻(Nostoc)、席藻(Phormidium)和聚球藻(Synechococcus) 等[]。
姜闻新等研究了铜绿微囊藻对Pb2+和Ni2+的吸附作用，表明铜绿微囊藻对Pb2+和Ni2+都有吸附作用, 且对Pb2+的吸附效果远大于Ni2+[9]。
张秀红等对螺旋藻对Hg2+的吸附性能研究表明，汞离子浓度的升高，藻的吸附效率下降。
当pH为6时，吸附效率最大。
随着pH 在3~6 之间的增大，吸附效率逐渐上升，达到最大值56.12%[10]。
由于使用了藻粉复水作为试验材料，一方面使得藻体细胞吸附表面增大并维持溶胀状态，对吸附有明显帮助，可以使藻粉迅速达到最高的吸附效率；另一方面也说明蓝藻作为商品化生物吸附剂的可行性。
周文彬在铜绿微囊藻培养过程中加入Cd2+，48h后检测Cd浓度表明随着培养基中Cd浓度逐渐增加，细胞内Cd含量也随着增加。
Cd浓度在培养基中达到2和4 µM， 48 h后细胞内Cd含量显著增加[11]。
将鼠尾藻(Sargassum thunbergii)暴露在不同质量浓度Zn2+和Cd2+溶液里40 d,和暴露20 d 后,移入自然海水恢复20 d，藻体内的金属离子质量浓度均显著降低,但是均显著高于暴露前浓度[12]。
说明了鼠尾藻对Zn2+和Cd2+有较强的吸附能力，这为检测海洋环境重金属污染，修复受污染的海洋水体奠定了理论基础。
蓝藻除了能吸附水体中的重金属外，通过一定的方法，还能从藻细胞中解吸回收重金属。
邓莉萍研究了非活体刚毛藻对水体中重金属Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附影响因子，发现吸附过程的最佳pH值为 5.0，25℃时，刚毛藻对Cu2+、Pb2+和Cd2+的最大吸附容量分别为1.61mmol/g、0.96 mmol/g和0.98 mmol/g，且吸附过程为吸热反应。
解吸试验表明，用EDTA 可以对重金属进行回收，刚毛藻可以循环利用[13]。
结果表明，刚毛藻是一种高效、经济实用的重金属生物吸附材料。
刘建英研究了乙酸根和柠檬酸根对钝顶螺旋藻吸附Cu2+和Cd2+的影响，发现乙酸根和柠檬酸根都是钝顶螺旋藻的解吸附剂，乙酸根对Cd2+的解吸附能力比对Cu2+的解吸附能力强，而柠檬酸根则正好相反[14]。
许多报道中对于重金属吸附性能的测定都是采用杀死或滤去藻体，测定剩余溶液中重金属浓度并与起始浓度比较的方法，也有用ICP—AES(inductively coupled plasma atomic emission spectrometry)(PerkinElmer instruments，Optima 2000DV)分析细胞内镉含量(周文彬)。
相比较前者的方法对于蓝藻作为污水处理的吸附剂的效果而言更为直观，而后者的方法则更加注重吸附机理的研究。
展望利用蓝藻这种特殊的生物材料作为处理重金属污染的工具，在提倡发展集约型社会的今天有着广阔的发展前景。
蓝藻生物吸附材料的研究不仅是处理重金属污染的热门课题，也是利用水华元凶——蓝藻处理水体污染，变废为宝的不二选择[15,16]。
然而，目前许多有关于蓝藻吸附重金属的方法还处于研究阶段，在吸附剂应用方面还有很多限制，还需要许多进一步的实践性研究。
在利用蓝藻的同时，对蓝藻吸附重金属的探究应该加重吸附机理和对单一金属的特异性吸附方面的研究，如通过扫描电镜研究重金属在细胞内的富集部位[17]，通过研究细胞壁的成分来确定细胞壁对重金属种类的吸附偏好，从而建立相关的吸附模型和数据库，为高效处理特定重金属污染提供可行方法。
另外，活体生物吸附和非活体生物吸附相比，前者有较多的局限性，主要表现在重金属中毒[18,19,20]、产生死体和细胞自溶等。
因此为了防止重金属在水体环境中富集，尤其要注意吸附剂的使用时限，同时严格制定生物吸附剂产品的标准用以监控产品质量。
我们应该在利用生物吸附剂处理重金属污染的同时，加入一定的物理、化学手段以达到更佳的处理效果。
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